方法: ASTM 2070によるLDPEの等温結晶化分析

内容

ASTM E2070によるモデルフリー分析は、等温データに対する等変換法のみである。異なる等温で少なくとも2回の測定が必要です。

活性化エネルギーの決定は、異なる等温での測定から得られた同じ換算点(0.01, 0.02, ..., 0.99, 1.00)を使用する。反応タイプについての仮定はありません。

以下の例では、ポリマーの等温結晶化の転化データを示しており、温度が低いほど結晶化プロセスは速くなります（103.5℃：オレンジ、103.0℃：シアン、102.5℃：赤）。

活性化エネルギーとプレ指数は、これらの直線の傾きと交点から求められる。

この方法の利点：各反応点が評価される。

この方法の欠点

1.Kinetics Neo ソフトウェアを起動します。

青い "File "タブをクリックしてアプリケーションメニューを開きます。

2.Sample Data DSCプロジェクトを開きます。

左側のメニューから「開く」をクリックし、「サンプル」を選択します。エクスプローラーでKinetics Neo samples ディレクトリが開きます。DSC_LDPE_Crystallization"ディレクトリを選択します。

3. Kinetics Neo プロジェクトファイル "LDPE_Data.kinx2" を開いてください。このプロジェクトには、低密度ポリエチレン（LDPE）の等温測定が含まれています。

4.データの可視性のパラメータを調整する。

メインリボン上で、X軸に「時間」を選択する。プロパティパネルで、"Temperature"チェックボックスをクリックして、温度カーブの可視性を有効にする。

ここでは、LDPEの等温結晶化について3つの等温測定を行った：

注意: もしあなたが自分のデータを使っていて、それらのデータがtime=0 から始まっていない場合は、選択した範囲の左端が反応開始点に対応する等温データの範囲のみを選択してください。

5.左側のツリーで、分析 →モデルフリー→ASTM E2070を選択します。

解析は、異なる測定値から同じ変換を行ったポイントについて、変換時間対逆温度のグラフを示す。グラフは各変換値に対して直線で示されている。

等温化学反応の場合、反応速度は温度とともに増加するため、これらの直線の傾きは正になります。しかし、等温結晶化では、結晶化速度は温度とともに減少するので、直線の傾きは負になる。

6.ASTM E2070に従って計算された活性化エネルギーとプレ指数ファクターを表示します。

活性化エネルギー」ボタンをクリックすると、活性化エネルギーのグラフが表示されます。

Pre-exponential"ボタンをクリックすると、Pre-exponentialチャートが表示されます。

結晶化速度は温度とともに低下するため、これらの値は両方とも負になります。

半結晶化時間については、左のツリービューで同じ項目を使用できますが、結晶化の50%に相当する換算値0.5のみを使用します。

左のツリーでAnalysis →Model-Free →ASTM E2070 を選択します。

そしてプロパティ・パネルで等変換線のカスタムを選択し、変換値の表で次の図にあるように0.5という値だけにチェックを入れます：

この図上の点は、異なる等温測定における半結晶化時間の測定値に対応する。この直線は、次章で示すような予測に用いることができる。

他の換算値についても、等温線表で選択すれば、同じ解析方法で結晶化時間を計算することができます。この表には0.01から0.99までの値があり、1％から99％の転化率に対応しています。

7.予測を選択し、予測パラメータを設定します。

左のツリーでシミュレーション →予測 →等温寿命を選択します。

予測プロパティパネルでASTM E2070モデルを選択します。

予測パラメータを設定します：

8.計算を押す。

この図は、異なる温度における各結晶化度の結晶化時間を示している。各線は、選択された1つの転化度を示しています。例えば、上の線は異なる温度における98％の結晶化の時間を意味する。

温度は凡例に示されている。

以下のことがわかる：

予測された時間値を見るには、ツールバーのExport Dataを使用してください。